专利名称：故障检测电路和故障检测保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型的实施例涉及电源领域，更具体地，本实用新型的实施例涉及ー种故障检测电路和故障检测保护电路。
背景技术：
在开关调节器电路，电池供电电路等应用场合，对电路的保护，如过压、过流或过温保护，是ー项关键技术。在现有技术中，控制芯片被用来监测被保护电路的电压、电流、温度或其他參数，并对其实施保护。由于控制芯片需要消耗静态电流，因此，控制芯片直接影响被保护电路的工作效率。在现有技术中，为提高电路工作效率，通常通过减小静态电流的方式。然而，静态电流不可能无限制减�。沟玫缏饭ぷ餍实奶岣呤艿较拗�。
实用新型内容针对现有技术中的一个或多个问题，本实用新型的ー个目的是提供一种检测被保护电路状态的故障检测电路。根据本发明的实施例，提供了一种检测被保护电路状态的故障检测电路，其特征在于，包括使能信号发生器，在其输出端产生周期性的使能信号；比较电路，其使能端子耦接至所述使能信号发生器的输出端，接收所述使能信号，比较电路的输入端子接收所述被保护电路的输出信号和參考信号，且在其输出端比较结果信号；和延迟电路，其输入端耦接至所述比较电路的输出，接收所述比较结果信号，且检测所述比较结果信号在设定时间内的值，根据检测结果在其输出端输出延迟信号，其中，所述设定时间大于使能信号的周期。根据本发明的实施例，所述被保护电路输出信号和參考信号同为电压信号、电流信号或温度信号。根据本发明的实施例，所述被保护电路为电池电路。根据本发明的实施例，所述延迟电路包括反相器，输入端电耦接至所述比较电路的输出端，接收所述比较结果信号；计数器，输入端电耦接至所述比较器的输出端，接收所述比较结果信号，并且另一输入端电耦接至所述反相器的输出端，接收所述反相器的输出信号，且输出计数信号；和锁存器，其置位端接收所述计数信号，其复位端连接至所述反相器的输出端，且输出延迟信号。根据本发明的实施例，所述延迟电路包括电流源；反相器，所述反相器接收所述比较结果信号；第一开关，其第一端子连接至电流源，且其控制端子接收所述比较结果信号；第二开关，其第一端子连接至所述第一开关的第二端子，其第二端子连接至地，且其控制端子连接于所述反相器的输出端；电容器，其第一端连接至所述第一开关的第二端子，其第二端子连接至地；和比较器，其同相输入端连接至所述第一开关的第二端子，其反相输入端接收第一參考电压，且其输出端输出延迟信号。[0010]根据本发明的实施例，提供了ー种故障检测保护电路，其特征在于，包括被保护电路；故障检测电路，所述故障检测电路在输入端接收使能信号、參考信号以及被保护电路输出信号，且所述故障检测电路在输出端输出故障检测信号；故障保护电路，其输入端耦接至所述故障检测电路的输出端，接收所述故障检测信号，井根据所述故障检测信号对所述被保护电路提供保护；其中，所述故障检测电路包括比较电路，其使能端子接收所述使能信号，输入端子接收所述被保护电路的输出信号和參考信号，且输出比较结果信号；所述故障检测电路还包括延迟电路，其输入端接收所述比较结果信号，监测所述比较结果信号在设定时间内的值并在输出端输出所述故障检测信号。根据本发明的实施例，所述被保护电路输出信号和參考信号同为电压信号、电流信号或温度信号。利用本实用新型提出的实施例，可以减小消耗的静态电流，提高电路工作效率。
下面的附图表明了本实用新型的实施方式。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本实用新型的一些实施例，其中图I示意性地示出依据本实用新型一个实施例的故障检测电路10 ；图2A和2B示出依据图I所示实施例的故障检测电路10的波形示意图；图3示意性地示出依据本实用新型一个实施例的延迟电路20 ；图4示意性地示出依据本实用新型一个实施例的延迟电路30。
具体实施方式
下面详细说明本实用新型实施例的故障检测电路。在接下来的说明中，ー些具体的细节，例如实施例中的具体电路结构和这些电路元件的具体參数，都用于对本实用新型的实施例提供更好的理解。本技术领域的技术人员可以理解，即使在缺少ー些细节或者其他方法、元件、材料等结合的情况下，本实用新型的实施例也可以被实现。图I示意性地示出依据本实用新型一个实施例的故障检测电路10。如图I所示，故障检测电路10包括使能信号发生器101、比较电路102和延迟电路103。使能信号发生器101在其输出端产生使能信号EN，其中，使能信号EN是周期为T的方波信号，其在Te时间内使能，Te小于周期T。比较电路102的输入端耦接至使能信号发生器101的输出端，接收被保护电路(未示出)的输出信号S，并接收參考信号R，比较电路102的使能端子耦接至使能信号发生器101的输出端，接收所述使能信号EN。比较电路102根据输出信号S、參考信号R以及使能信号EN在其输出端产生比较结果信号COTT。延迟电路103的输入端耦接至所述比较电路102的输出端，接收所述比较结果信号Qm，并检测比较结果信号Qm在设定时间Td内的状态，从而根据检测结果在其输出端输出延迟信号Dtot至故障保护电路(未示出)。时间Td为根据用户需求设定的时间，其大于使能信号周期T，即 Td > T0为进ー步说明图I所示故障检测电路10的细节，图2A和2B示出依据图I所示实施例的故障检测电路10的波形示意图。如图2A和2B所示，波形示意图从上至下依次示出使能信号EN、比较结果信号Ctot和延迟信号Dott。使能信号EN是周期为T的方波信号，其在Te时间内使能。在图2A和2B所示实施例中，在每个周期T内，设EN使能时为高电平，即EN=I ;其余时间为低电平，即EN = O。在图2A和2B所示实施例中，在使能信号EN不使能期间，S卩比较电路102不工作吋，将比较输出信号Qm初始设为高电平。在使能信号EN使能期间，比较电路102工作，对来自被保护电路的信号S和參考 信号R进行比较，例如在被保护电路正常工作期间，比较电路102输出低电平，在被保护电路故障期间，比较电路输出高电平。这样，延迟电路103在Td时间内检测比较结果信号Qm的值，若Qjut在Td时间内一直保持为高电平，则表明被保护电路处于故障状态，延迟电路103输出的延迟信号Dott为高电平，启动故障保护电路。若Qm在Td时间内有低电平出现，则故障检测电路10判断被保护电路处于正常状态，延迟电路103输出的延迟信号Dott为低电平，不启动故障保护电路。图2A示出被保护电路在正常状态时依据图I所示实施例的故障检测电路10的波形示意图。在正常状态时，当EN= I时，比较电路102工作，对被保护电路输出信号S和參考信号R进行比较，获得低电平的比较结果信号CTOT，即Ctot = O。而在EN = 0，比较电路102不工作时，将比较结果信号Cqut被预设为了高电平，即Cqut = I。此时，在Td时间内，Cqut在EN = I时出现低电平，则故障检测电路10判断被保护电路处于正常状态，Dott = 0，不启动故障保护电路。图2B示出被保护电路在故障状态时依据图I所示实施例的故障检测电路10的波形示意图。在故障状态时，当EN = I吋，比较电路102工作，对被保护电路输出信号S和參考信号R进行比较，获得高电平的比较结果信号Qm，即Qm= I。而在EN = O时，比较结果信号Qjut被预设为了高电平，即Qjut = I。S卩，在故障状态时，比较结果信号Qjut在Td时间内一直为高电平。此时，延迟电路103输出高电平的延迟信号，即Dqut = 1，故障检测电路10启动故障保护电路。现有技术中的故障检测电路在整个周期T内均工作，其消耗的静态电流为Iss。而在图I所示实施例中，故障检测电路10接收使能信号EN，只在周期T的使能时间Te内エ作。因此，消耗的静态电流I, ss仅为τ 丨 ss⑴例如,若周期T = Ims,而使能时间Te = IOus,则依据本实用新型实施例的故障检测电路所消耗的静态电流为现有技术中故障检测电路所消耗的静态电流的O. 01。而故障检测电路10在工作时，其偏置电流仍然为Iss，能够正常工作。因此，本实用新型实施例提出的故障检测电路所消耗的静态电流将大为减�。佣岣叩缏沸�。本技术领域的技术人员应当理解，本实用新型实施例中的故障检测电路可用于检测被保护电路的过压、过流、过温或者其它故障状态。相应地，比较电路102所接收的被保护电路输出信号S和參考信号R为表不电压、电流、温度或者其他參量的信号。图3示意性地示出依据本实用新型一个实施例的延迟电路30。如图3所示，延迟电路30包括一 N(N为自然数)位计数器，其时钟信号端子CLK接收周期为T。的时钟信号，其中，N的取值满足Td = 2NXT。，以在用户设定的时间Td内检测比较结果信号Qjut的状态。计数器的使能端子D接收比较结果信号Qm，其置位端子R1耦接至反相器INV的输出端，反相器INV的输入端接收比较结果信号Cmjt,且计数器的输出端子OUT输出信号Qn。延迟电路30还包括ー锁存器，其置位端S连接至计数器的输出端子OUT以接收信号Qn，其置位端R2亦耦接至反相器INV的输出端，锁存器输出延迟信号Dott。当被保护电路处于正常状态时，比较结果信号Qjut在EN = I时为低电平，即Qjut =
O。此时，计数器不工作，信号Cott经过反相器INV复位锁存器，锁存器输出低电平的延迟信号Dott,即Dtot = 0，不启动保护电路。当被保护电路处于故障状态时，比较结果信号Cott为高电平，即Qm = I。此时，比较结果信号Qm使能计数器，计数器开始计数。计数器输出周期为NXT。的脉冲信号。该信号置位锁存器，锁存器输出高电平的延迟信号Dtot,即Dtot =I，以启动保护电路。图4示意性地示出依据本实用新型一个实施例的延迟电路40。如图4所示，延迟电路40包括电流源Is，第一开关SI、第二开关S2，电容C，反相器INVl以及比较器CMP。 第一开关SI的第一端子连接至电流源Is的输出端，其控制端子接收比较结果信号COTT。电容器C的第一端子连接至第一开关SI的第二端子，电容器C的第二端子连接至地。第二开关S2的第一端子连接至第一开关SI和电容器C的公共端子，其第二端子连接于地，比较结果信号Cott通过反相器INVl提供至第二开关S2的控制端子。比较器CMP的同相输入端连接至开关SI和电容C的公共端，其反相输入端接收參考电压Vkef，其中，參考电压Vkef为一正值，比较器CMP输出延迟信号Dot。对电容和电流源取合适的值，使其满足关系Td=^p^(2)
上IS其中，Td为用户设定的时间，Iis为电流源Is的值，Cc表示电容器C的值。贝U当被保护电路处于正常状态，使得Qm = O时，开关SI断开，开关S2闭合，对电容C放电。比较器输出低电平的延迟信号Dott。当被保护电路处于故障状态，使得Cott = I时，开关SI闭合，开关S2断开，电流源Is对电容器C充电，使得在Td时刻，电容器C上的电压等于參考电压Veef,比较器输出高电平的延迟信号D·，启动保护电路。在上述实施例中，EN不使能时，比较结果信号Ctm初始设定为高电平。然而，本领域的技术人员应当理解，EN不便能吋，比较结果信号Cott初始设定为低电平亦能实现本实用新型。所述故障检测电路可应用于充电电池、开关调节电路等场合。所述故障检测保护电路可集成在保护电路中，也可独立于保护电路。上述本实用新型的说明书和实施方式仅仅以示例性的方式对本实用新型实施例的故障检测电路进行了说明，并不用于限定本实用新型的范围。对于公开的实施例进行变化和修改都是可能的，其他可行的选择性实施例和对实施例中元件的等同变化可以被本技术领域的普通技术人员所了解。本实用新型所公开的实施例的其他变化和修改并不超出本实用新型的精神和保护范围。
权利要求1.一种检测被保护电路状态的故障检测电路，其特征在于，包括 使能信号发生器，在其输出端产生周期性的使能信号； 比较电路，其使能端子耦接至所述使能信号发生器的输出端，接收所述使能信号，t匕较电路的输入端子接收所述被保护电路的输出信号和參考信号，且在其输出端比较结果信号；和 延迟电路，其输入端耦接至所述比较电路的输出，接收所述比较结果信号，且检测所述比较结果信号在设定时间内的值，根据检测结果在其输出端输出延迟信号，其中，所述设定时间大于使能信号的周期。
2.如权利要求I所述的故障检测电路，其特征在于，所述被保护电路输出信号和參考信号同为电压信号、电流信号或温度信号。
3.如权利要求I所述的故障检测电路，其特征在于，所述被保护电路为电池电路。
4.如权利要求I所述的故障检测电路，其特征在于，所述延迟电路包括 反相器，输入端电耦接至所述比较电路的输出端，接收所述比较结果信号； 计数器，输入端电耦接至所述比较器的输出端，接收所述比较结果信号，并且另ー输入端电耦接至所述反相器的输出端，接收所述反相器的输出信号，且输出计数信号；和 锁存器，其置位端接收所述计数信号，其复位端连接至所述反相器的输出端，且输出延迟信号。
5.如权利要求I所述的故障检测电路，其特征在于，所述延迟电路包括 电流源； 反相器，所述反相器接收所述比较结果信号； 第一开关，其第一端子连接至电流源，且其控制端子接收所述比较结果信号； 第二开关，其第一端子连接至所述第一开关的第二端子，其第二端子连接至地，且其控制端子连接于所述反相器的输出端； 电容器，其第一端连接至所述第一开关的第二端子，其第二端子连接至地；和比较器，其同相输入端连接至所述第一开关的第二端子，其反相输入端接收第一參考电压，且其输出端输出延迟信号。
6.ー种故障检测保护电路，其特征在于，包括 被保护电路； 故障检测电路，所述故障检测电路在输入端接收使能信号、參考信号以及被保护电路输出信号，且所述故障检测电路在输出端输出故障检测信号； 故障保护电路，其输入端耦接至所述故障检测电路的输出端，接收所述故障检测信号，井根据所述故障检测信号对所述被保护电路提供保护； 其中，所述故障检测电路包括比较电路，其使能端子接收所述使能信号，输入端子接收所述被保护电路的输出信号和參考信号，且输出比较结果信号；所述故障检测电路还包括延迟电路，其输入端接收所述比较结果信号，监测所述比较结果信号在设定时间内的值并在输出端输出所述故障检测信号。
7.如权利要求6所述的故障检测保护电路，其特征在于，所述被保护电路输出信号和參考信号同为电压信号、电流信号或温度信号。
专利摘要公开了一种故障检测电路和故障检测保护电路。该故障检测电路包括使能信号发生器，在其输出端产生周期性的使能信号；比较电路，其使能端子耦接至所述使能信号发生器的输出端，接收所述使能信号，比较电路的输入端子接收所述被保护电路的输出信号和参考信号，且在其输出端比较结果信号；和延迟电路，其输入端耦接至所述比较电路的输出，接收所述比较结果信号，且检测所述比较结果信号在设定时间内的值，根据检测结果在其输出端输出延迟信号，其中，所述设定时间大于使能信号的周期。利用本实用新型提出的实施例，可以减小消耗的静态电流，提高电路工作效率。
文档编号G01R19/165GK202471908SQ20112050653
公开日2012年10月3日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者周江云, 李佚珂 申请人:成都芯源系统有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
